Atome sichtbar machen: Das Feldemissionsmikroskop

 Mit Hilfe eines einfachen Gerätes, 1936 von Müller entwickelt, kann man einzelne Atome sichtbar machen.

Eine winzige Metallspitze (meist Wolfram), etwa 1 nm groß, dient als Kathode. Die Anode ist seitlich vor dem Bildschirm angebracht.

Es wird eine Spannung von etwa 25 000 V angelegt, das ergibt vor der Metallspitze eine Feldstärke von etwa 1 Milliarden V/m. Bei so starken Feldern werden die Elektronen aus der Spitze herausgezogen  (man nennt das Feldemission. Das Elektronenmikroskop des SFN erzeugt auf diese hochwertige Weise den Elektronenstrahl, wir haben in Q1 die thermische Emission durch Erhitzen kennengelernt.)

leifiphysik
 

Die Elektronen fliegen nun radial nach Außen und treffen auf dem Leuchtschirm auf.

Dort erzeugen sie ein millionenfach vergrößertes Bild der Spitze, d.h. aus 1 nm wird  1mm!

TU Darmstadt

 

Die Vergrößerung ist ein rein geometrtischer Effekt.

J.Eichler Physik, Springer

Wir sehen die Kristallflächen des Wolframkristalls, hell sind die Bereiche, aus denen die Elektronen etwas leichter herauskommen.

Nun kann man im Inneren der Vakuumröhre Barium verdampfen. Dann setzen sich die Bariumatome auf der Spitze ab und geben besonders leicht Elektronen ab.

Wir sehen Bariumatome deshalb als kleine helle Punkte.

Erhitzt man jetzt die Metallspitze leicht, so erkennt man die Wärmebewegung der Bariumatome, die Punkte werden unscharf und größer.

Schließlich lösen sich die Bariumatome ab und für einen kurzen Moment sieht man die Wolke auf den Schirm zufliegen.

 

 


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